Vol de CRoisière Objectif : Comparatif du vol à finesse max (Fmax) et de celui à vitesse de croisière max (VcrMax) Version 1.1 – révision Février 2010

LE VOL À FINESSE MAX Objectif : exploiter l’autonomie maximale du planeur. Le vélivole peut adopter cette tactique de vol : soit pour perdre un minimum d’altitude entre 2 ascendances soit pour parcourir la plus grande distance possible sans reprendre de hauteur.

Vol à finesse max et évolution dans une masse d’air animée de courants verticaux vitesse de finesse max. Vzw = 0 vitesse de finesse max. Vzw = -2 m/s = f Vi Vzp On a : 94 km/h = 26 m/s 132 km/h = 37 m/s 50 100 150 200 Vi (km/h) δ mini. Vzp -1 f≈52 Vzd Vzw -2 -3 Vzw -2 m/s f≈12 -4 Tout se passe comme si on volait dans un planeur qui chuterait de Vzw plus vite. Attention : il ne s’agit plus du taux de chute propre (Vzp) du planeur mais du taux de chute (Vzd) lu au vario. -5 Vzp = taux de chute propre du planeur Vzw = Mouvement vertical de la masse d’air -6 Vzd = Taux de chute total = Vzp + Vzw Vz (m/s) Conclusion : la vitesse de finesse max. augmente, la finesse diminue fortement. CNVV – mars 2006

Courbe Mac Cready La polaire en air calme est décalée verticalement . +2 En répétant le procédé vu précédemment… +1 50 100 150 200 … on obtient une famille de point de tangence… Vi (km/h) -1 … qui forment la courbe d’évolution de la Vi de finesse max en fonction du taux de chute vario : -2 Vzw = +2 m/s -3 Vzw = +1 m/s -4 Vzw = Vzp mini C’est la courbe Mac Cready ! Vzw = 0 Attention : il ne s’agit plus du taux de chute propre (Vzp) du planeur mais du taux de chute (Vzd) lu au vario. C’est la courbe Mac Cready qui permet de choisir la vitesse à adopter pour voler à finesse max. -5 Vzw = -1 m/s -6 Un point particulier : quand Vzw = Vzp (Vzd=0), la vitesse de finesse max et la vitesse de chute mini sont confondues… Vzw = -2 m/s Vzd (m/s) Vzw = -3 m/s Vzw = -4 m/s

Anneau Mac Cready Vzw = -1 m/s Vzw = -2 m/s Vzw = -3 m/s Vzw = -4 m/s Vzw = Vzp mini Vzw = 0 +2 +1 50 100 150 200 Vi (km/h) -1 -2 -3 -4 -5 -6 Vzd (m/s) Vzw

Anneau Mac Cready +2 Les Vi de finesse max. correspondant aux différents taux de chute masse d’air … +1 50 100 150 200 Vi (km/h) -1 sont ensuite portées sur l’anneau Mac Cready. -2 89 102 143 128 115 -3 -4 Anneau Mac Cready du nom de son inventeur ou couronne des vitesses. On transcrit sur l’anneau les valeurs de Vi de finesse max correspondant aux valeurs de taux de chute indiquées par le variomètre. Utilisation de l’anneau Mac Cready : On adopte Vi nécessaire en modifiant l’assiette, jusqu’à équilibrer les indications de la couronne et de l’anémomètre  facile !... Pb : retard du variomètre  nécessité de modifier son assiette dès que la sensation de montée/descente est ressentie et on ajuste plus précisément ensuite sa vitesse avec l’anneau Mc Cready. Erreur fréquente = course au Mac Cready : = trop grande précipitation dans le changement de régime de vol  indications de l’anémomètre et du Mac Cready n’ont « pas le temps » de s’équilibrer. Taux de chute vario a toujours un temps d’avance sur la Vi lue à l’anémomètre et celle-ci reste inférieure à l’indication du Mac Cready… Conséquence : pilote augmente de plus en plus son taux de chute en poussant continuellement sur son manche Conclusion / rappel : on pré-affiche et on stabilise l’assiette correspondant à la Vi souhaitée avec nos repères visuels (horizon + RC) Une fois la Vi stabilisée, on contrôle la correspondance anneau Mac Cready / anémomètre ; on effectue ensuite une correction éventuelle, etc… -5 -6 Vzw (m/s)

Influence du vent exemple d’un vent de face de 65 km/h 50 km/h = 14 m/s 100 km/h = 28 m/s 50 100 150 200 Vi ou Vs (km/h) -1 f≈47 f≈17,5 Vw=65 km/h -2 -3 -4 Objectif : savoir quelle vitesse adopter pour amener le planeur à finesse max au-dessus d’un point sol par vent fort. Vent de face  vitesse sol diminue  polaire décalée vers la gauche Vz (m/s) Sans vent la finesse max est de 47, obtenue pour une vitesse indiquée de 100 km/h Le vent décale la polaire de 65 km/h vers la gauche L’angle de plané a fortement augmenté La finesse max / sol est descendue à 17, obtenue à une vitesse indiquée de 50 + 65 = 115 km/h

Influence du vent ÉQUIVALENT VENT 50 km/h = 14 m/s 100 km/h = 28 m/s A 50 100 150 équivalent vent Vs 50 0’ 100 150 200 Vi (km/h) -0,8 m/s -1 f≈47 f≈17,5 -2 Vw=65 km/h -3 Vent de face  vitesse sol diminue  origine / axe vertical déplacer vers la polaire Bien distinguer finesse/air et finesse/sol !!! -4 Vz (m/s) La tangente à la polaire recoupe l’axe des Vz en un point A : c’est l’équivalent vent

Influence du vent VENT ARRIÈRE vitesse air VENT ARRIÈRE vent effectif vitesse sol Le vent effectif arrière augmente la vitesse sol 0’’ 100 50 150 100 200 150 200 Vi ou Vs (km/h) -1 vent arrière -2 vitesse sol Question : peut-on utiliser le même principe pour atteindre un point sol à finesse max. avec du vent arrière ??? Vent arrière  vitesse sol augmente  origine / axe vertical éloignés de la polaire Même tracé : équivalent vent = 0.3 m/s  on devrait caler l’anneau Mac Cready à -0.3  modification de Vi négligeable  dans les transitions vent arrière, on conserve le calage zéro -3 f≈76 -4 la vitesse de finesse max. diminue, Vz (m/s) la finesse sol augmente…

Influence du vent VENT DE FACE vitesse air VENT DE FACE vent effectif Le vent de face diminue la vitesse sol … vitesse sol vitesse de finesse max. 120 km/h 50 0’ 100 50 150 100 200 150 Vi ou Vs (km/h) -1 -2 vent de face vitesse sol -3 f≈23 la vitesse de finesse max. augmente, -4 la finesse sol diminue fortement … Vz (m/s)

Tableau des équivalents vent On décalera l’origine de l’anneau Mac Cready vers les varios positifs Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45 0.5 m/s 30 40 50 1 m/s 60 70 2 m/s 80 90 Vent effectif de face ( Km/h ) On ne corrige pas le vent effectif arrière

Tableau des équivalents vent Exemple Pour un planeur, de finesse 35, subissant un vent de face de 50 km/h, on décalera l’origine de l’anneau Mac Cready d’un équivalent vent de 1 m/s. 85 100 110 160 150 180 130 Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45 0.5 m/s 30 40 50 1 m/s 60 70 2 m/s 80 90 Vent effectif de face ( Km/h ) Résumé du briefing : Vol à finesse max = vol en régime « économique » Sans vent : calage MC = 0 Vent arrière : calage MC = 0 Vent de face : calage MC = équivalent vent Conclusion et introduction au briefing suivant : le vol à finesse max est un régime de vol particulier choisi par le pilote Il en existe d’autres qui permettent de voler plus vite et ainsi de réaliser des circuits… Comparaison conduite économique / conduite sportive Il devra voler à 105 km/h pour garder la meilleure finesse sol. Attention : une correction de 1 m/s au Mac-Cready fait perdre 5 points de finesse . Rappel : On ne corrige pas le vent effectif arrière ...

Autre Régime de Vol ? Le pilote peut-il voler à un autre régime que celui de finesse max ? Quel intérêt a-t il ?

Comparons ! Distance 22.36km Altitude 1350m 810m 390m Vza = 3m/s B Altitude 1350m Distance 22.36km 810m 390m Vol FMax Vol > FMax Fmax >Fmax Altitude départ 1350m Vi en transition Vi=94 km/h Vi=156km/h Temps de descente Td=860s Td=520s Taux de chute Vzp=0.-63 m/s Vzp=1.85 m/s Perte d’altitude H=540m H=960m Finesse F=41.5 (maxi!) F=23 Raccrochage à 810m 390m Temps de remontée Tm=540/3=180s Tm=960/3=320s Temps de A à B tAB=1040s tAB=840s Définition : la vitesse de croisière (Vcr) est la vitesse moyenne réalisée n circuit donné ou une branche de circuit. Vcr = distance / temps : c’est le bilan du vol Ce bilan va nous permettre de comparer le régime de vol à finesse max à d’autre régimes de vol. Le planeur N°2 sera reparti de l’ascendance B avant même que le N°1 n’y soit arrivé !

Comparons ! Distance 22.36km Altitude 1350m 810m 390m Vza B Altitude 1350m Distance 22.36km 810m 390m Vol FMax Vol > FMax Il existe donc une autre solution qui permet en sacrifiant de l’autonomie d’augmenter sa vitesse de croisière et donc permettre de parcourir une distance ou un circuit donné plus rapidement (dans un minimum de temps) Transition à vitesse de croisière maximale : Vcr Max Définition : la vitesse de croisière (Vcr) est la vitesse moyenne réalisée n circuit donné ou une branche de circuit. Vcr = distance / temps : c’est le bilan du vol Ce bilan va nous permettre de comparer le régime de vol à finesse max à d’autre régimes de vol.

OPTIMISATION DE LA VITESSE DE CROISIÈRE Objectif : parcourir une distance ou un circuit donné dans un minimum de temps.

Si vous aimez les mathématiques, Vitesse de croisière A Vza th C Vi Vzd Vp D H B Posons le problème… 1 à 3° Postulat de départ : air calme angle plané faible on a donc : AC ≈ AB Vi ≈ Vp td Question : quelle est la vitesse de croisière sur le trajet AC via B ? Définition : la vitesse de croisière (Vcr) est la vitesse moyenne réalisée n circuit donné ou une branche de circuit. Vcr = distance / temps : c’est le bilan du vol Ce bilan va nous permettre de comparer le régime de vol à finesse max à d’autre régimes de vol. Si vous aimez les mathématiques, CLIQUEZ ICI ! = Vcr Vi.Vza Vza + Vzd Sinon admettez que :

Vitesse de croisière    +   OUF ! = Vcr distance tps de transition + tps de montée A C = Vcr D td + th 1 à 3° Vza avec : Vi H td = H Vzd D Vi D = Vi x H Vzd d’où :  Vp th Vzd B th = H Vza et : D td = H Vzd + Vza H = 1 Vzd + Vza H = Vzd x Vza Vzd + Vza On a donc : td + th  = Vcr D td + th = Vi x H Vzd x Vzd x Vza H Vzd + Vza  +   = Vcr Vi.Vza Vza + Vzd OUF ! En simplifiant, on obtient :

Vitesse de croisière Conclusions A C 1 à 3° Vi = Vcr Vi.Vza Vp th Vzd Vza + Vzd H Vp th Vzd B D td Vcr ne dépend pas du plafond du jour (indépendante de H) ; Vcr dépend de Vi [ Vzd =  (Vi) ] ; Vcr sur une portion de circuit dépend des vitesses de montée et de descente du planeur, et de la Vi de transition choisie par le pilote. Mais elle est indépendante des hauteurs gagnées ou perdues dans cette portion de circuit. Vcr ne dépend pas de D ; plus on vole vite, moins on est fin  pb si D est grande ou si obstacles entre 2 ascendances  nécessité d’un compromis  gestion du vol Vcr dépend fortement de Vza habileté à monter ; sélection / abandon d’ascendances ; Vcr ne dépend pas de D  considération de gestion du vol. Plus je vole vite, moins je suis fin pb si D est grande ou si obstacles entre 2 ascendances nécessité d’un compromis

Interprétation graphique Vitesse de croisière Interprétation graphique Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 Vza Vcr X Vzd 85 100 110 160 150 180 130 Vi Vza Vza + Vzd X Vi On a 2 triangles homothétiques ; d’où : = = X Vi.Vza Vza + Vzd soit : : c’est Vcr ! Si l’origine de l’anneau Mac-Cready est calée sur la valeur de Vza, l’aiguille du variomètre indique la vitesse de transition qui donnera la vitesse de croisière maximale.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA VCR

Conclusion : il vaut mieux bien monter que bien caler ! Influence de la Vza Exemple n°1 Soit 3 planeurs identiques calés à 2 m/s La Vi de transition des 3 planeurs en air calme est de 150 km/h. Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 le pilote n°1 monte à Vza = 1 m/s  Vcr pilote n°1 = 60 km/h le pilote n°2 monte à Vza = 2 m/s  Vcr pilote n°2 = 85 km/h le pilote n°3 monte à Vza = 3 m/s  Vcr pilote n°3 = 100 km/h 85 100 110 160 150 180 130 Conclusion : il vaut mieux bien monter que bien caler !

un bon cheminement est particulièrement intéressant. Influence du cheminement sur la Vcr Exemple n°2 hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 2 m/s Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 pilote n°1 : Vzw = 0 Vi = 135 km/h Vcr ≈ 85 km/h pilote n°2 : Vzw = -0.5 m/s Vi = 145 km/h Vcr ≈ 75 km/h pilote n°3 : Vzw = +0.5 m/s Vi = 125 km/h Vcr ≈ 95 km/h Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vzw = +0.5 m/s Vzw = 0 Vzw = -0.5 m/s un bon cheminement est particulièrement intéressant. Conclusion partielle :

Il vaut mieux bien cheminer que bien caler ! Influence du cheminement sur la Vcr Exemple n°2 hypothèses : on a toujours Vza = 2 m/s on conserve l’exemple des pilotes 1 et 2 qui ont calé à 2 m/s le pilote n°3 cale à 1 m/s… Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 pilote n°1 : Vzw = 0 Vi = 135 km/h Vcr ≈ 85 km/h MC = 2 m/s pilote n°2 : Vzw = -0.5 m/s Vi = 145 km/h Vcr ≈ 75 km/h MC = 2 m/s pilote n°3 : Vzw = +0.5 m/s Vi = 110 km/h Vi = 125 km/h Vcr ≈ 90 km/h Vcr ≈ 95 km/h MC = 1 m/s Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vzw = +0.5 m/s Vzw = 0 Vzw = -0.5 m/s Il vaut mieux bien cheminer que bien caler !

Influence du vent sur la Vcr Exemple n°3 hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face) Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 1. Détermination de l’équivalent vent : équivalent vent ≈ 0.4 m/s Vza 0’ vent 40 km/h

Influence du vent sur la Vcr Exemple n°3 hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face) Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 1. Détermination de l’équivalent vent : équivalent vent ≈ 0.4 m/s 2. Détermination de Vcr avec équivalent vent : Vcr = 87 km/h Vza 0’ vent 40 km/h

Influence du vent sur la Vcr Exemple n°3 hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face) Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 1. Détermination de l’équivalent vent : équivalent vent ≈ 0.4 m/s 2. Détermination de Vcr avec équivalent vent : Vcr = 87 km/h 3. Détermination de Vcr sans équivalent vent : Vcr = 83 km/h Vza 0’ vent 40 km/h Conclusion : on ne prend pas en compte l’équivalent vent dans le calcul de la Vcr On a : Vcr = Vcr sans vent ± vent de face

CALAGE MAC CREADY

Erreur de calage – Incorrect ring setting Exemple n°1 hypothèses : Vza = 2 m/s Vz -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 calage MC : 0 Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vi = 95 km/h Vcr = 75 km/h 1 mètre de calage = 5 points de finesse perdus calage MC Vcr Vi 75 km/h 95 km/h

Erreur de calage Exemple n°2 hypothèses : Vza = 2 m/s -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 calage MC : 2 m/s Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vi = 135km/h Vcr ≈ 90 km/h calage MC 2 m/s 90 km/h 135km/h Vi 95 km/h Vcr 75 km/h

Erreur de calage Exemple n°3 hypothèses : Vza = 2 m/s -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 calage MC : 3 m/s Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vi = 155km/h Vcr = 87 km/h calage MC 2 m/s 3 m/s 87 km/h 155km/h Vi 95 km/h 135km/h Vcr 75 km/h 90 km/h

Erreur de calage Exemple n°4 hypothèses : Vza = 2 m/s -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 calage MC : 1 m/s Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vi = 115km/h Vcr = 85 km/h calage MC 2 m/s 3 m/s 1 m/s 85 km/h 115km/h Vi 95 km/h 135km/h 155km/h Vcr 75 km/h 90 km/h 87 km/h

Erreur de calage Exemple n°5 hypothèses : Vza = 2 m/s -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 calage MC : 0.5 m/s Vza 85 100 110 160 150 180 130 Vi = 100km/h Vcr = 80 km/h calage MC 2 m/s 3 m/s 1 m/s 0.5 m/s 80 km/h 100km/h Vi 95 km/h 135km/h 155km/h 115km/h Vcr 75 km/h 90 km/h 87 km/h 85 km/h

Erreur de calage 1ère conclusion calageMC Vcr Vi 1 m/s 3 m/s 2 m/s Vz -1 -2 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 Vza calageMC Vcr Vi 1 m/s 3 m/s 2 m/s 85 km/h 87 km/h 90 km/h 75 km/h 0.5 m/s 80 km/h 100km/h 115km/h 155km/h 135km/h 95 km/h Vcr est maximale si calage Mac Cready = Vza = 2 m/s Cruising speed is maximum if Mac Cready setting = expected climb

un sur-calage donne une Vcr un peu plus forte qu’un sous-calage… Erreur de calage 2nde conclusion Vz -1 -2 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 Vza calageMC Vcr Vi 1 m/s 3 m/s 2 m/s 85 km/h 87 km/h 90 km/h 75 km/h 0.5 m/s 80 km/h 100km/h 115km/h 155km/h 135km/h 95 km/h Sur calage possible si ascendances bonnes et rapprochées et si plafond important Mais très difficile à gérer pour un débutant car f est faible + arrivées dans ascendances + délicates un sur-calage donne une Vcr un peu plus forte qu’un sous-calage… mais la différence de Vcr est faible, et les différences de finesse sont considérables. exemple : pour un planeur plastique  =40 avec Vza = 2 m/s calé à 3 m/s, on a  ≈ 25 pour Vcr = 87 km/h calé à 1 m/s, on a  ≈ 35 pour Vcr = 85 km/h

Erreur de calage 3ème conclusion calageMC Vcr Vi 1 m/s 3 m/s 2 m/s Vz -1 -2 -3 (km/h) (m/s) +1 +2 Vi 150 200 50 100 +3 Vza calageMC Vcr Vi 1 m/s 3 m/s 2 m/s 85 km/h 87 km/h 90 km/h 75 km/h 0.5 m/s 80 km/h 100km/h 115km/h 155km/h 135km/h 95 km/h on évite de caler à 0 calé à 0, Vcr = 75 km/h pour  = 40 à 42 calé à 0.5 m/s, Vcr = 82 km/h pour  = 38 à 40

Autre Régime de Vol ? Le pilote peut-il voler à un autre régime que celui de finesse max et de croisière max ? Quel intérêt a-t il ?

Transition à vitesse de croisière maximale « optimale » Vfmax / Vcrmax… une histoire de compromis !

Compromis, expérience et prise en compte du contexte Pris en compte du contexte Au départ, pas d’historique sur la qualité des conditions Ciel bleu ? Reliefs Altitudes disponibles Espacement des ascendances Expérience Appréciation du calage (bien caler) Entrainement (bien monter, bien cheminer) Compromis Autonomie Performance Perte de finesse IL FAUT DONC BIEN CHOISIR EN TENANT COMPTE DANS TOUS LES CAS DES MODIFICATIONS DE PERFORMANCE (CONTEXTE, CALAGE, EXPERIENCE…) ET DONC D’AUTONOMIE QUE CELA PEUT ENGENDRER….